本文關(guān)鍵詞：船舶交通仿真原型系統(tǒng)的初步研究

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【摘要】：船舶交通是人-船-環(huán)境-管理4個(gè)要素相互耦合作用的隨機(jī)動(dòng)態(tài)復(fù)雜系統(tǒng)。借助仿真技術(shù)能夠建立包含系統(tǒng)主要因素和具體細(xì)節(jié)的模型和框架,從而定量分析或形象展示系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程。本文設(shè)計(jì)的船舶交通仿真原型系統(tǒng)將已采集的船舶交通動(dòng)態(tài)信息、靜態(tài)信息數(shù)據(jù)化,然后根據(jù)不同的仿真需求抽取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。原型系統(tǒng)分為顯示模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、AIS (Automatic Identification System)軌跡分析模塊、交通流模擬模塊、港口交通組織模塊、VTS (Vessel Traffic System)培訓(xùn)模塊,本文主要工作如下：1)總結(jié)了船舶交通仿真領(lǐng)域和仿真系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀,通過(guò)查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)以及實(shí)地調(diào)研確定原型系統(tǒng)的主要組成,并對(duì)系統(tǒng)整體及每個(gè)模塊的功能進(jìn)行詳細(xì)分析；2)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊展開(kāi)研究,以中國(guó)海事信息數(shù)據(jù)庫(kù)和TRANSAS VTS數(shù)據(jù)庫(kù)為參照對(duì)象,結(jié)合交通流實(shí)驗(yàn)仿真需求和VTS業(yè)務(wù)仿真需求,為船舶交通數(shù)據(jù)庫(kù)建立概念模型、邏輯模型和物理模型,選取AIS數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源,設(shè)計(jì)一套抽取、清洗、轉(zhuǎn)換的ETL (Extraction-Transformation-Loading)規(guī)則,保證AIS數(shù)據(jù)正確、完整、有效；3)對(duì)AIS軌跡分析模塊展開(kāi)研究,分析了AIS軌跡分析的意義與應(yīng)用領(lǐng)域,提出船舶運(yùn)動(dòng)識(shí)別算法和AIS軌跡還原算法,歸納船舶交通的特征與規(guī)律,統(tǒng)計(jì)交通流參數(shù),再現(xiàn)歷史交通流；4)對(duì)交通流模擬模塊和港口交通組織模塊展開(kāi)研究,通過(guò)分析船舶交通流傳統(tǒng)模擬方式的流程和缺點(diǎn),提出了一種基于樣本分析的隨機(jī)數(shù)生成算法和改進(jìn)的交通流模擬算法,對(duì)比分析仿真交通流與歷史交通流,驗(yàn)證交通流模擬效果,并評(píng)估與驗(yàn)證船舶調(diào)度優(yōu)化結(jié)果；5)對(duì)VTS培訓(xùn)模塊展開(kāi)補(bǔ)充研究,提出一套適用于VTS操作員端和船員端仿真雷達(dá)的大范圍多尺度雷達(dá)仿真數(shù)據(jù)的合并算法,使生成的雷達(dá)仿真圖像連續(xù)、準(zhǔn)確,目前該算法已成功應(yīng)用于航海模擬器中。
【關(guān)鍵詞】：原型系統(tǒng) 船舶交通數(shù)據(jù)庫(kù) AIS軌跡分析 交通流模擬 船舶調(diào)度優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U69-39
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景10-11
• 1.2 船舶交通仿真研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 船舶交通仿真系統(tǒng)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 船舶交通仿真原型系統(tǒng)概述14
• 1.5 船舶交通仿真原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)14-18
• 1.6 論文主要結(jié)構(gòu)18-20
• 第2章 數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的研究與實(shí)現(xiàn)20-38
• 2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)概述20-22
• 2.2 船舶交通數(shù)據(jù)庫(kù)參照對(duì)象22-27
• 2.2.1 中國(guó)海事信息數(shù)據(jù)庫(kù)22-24
• 2.2.2 TRANSAS VTS數(shù)據(jù)庫(kù)24-27
• 2.3 建立船舶交通數(shù)據(jù)庫(kù)27-35
• 2.3.1 確定數(shù)據(jù)源27-29
• 2.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)模型設(shè)計(jì)29-34
• 2.3.3 建立AIS數(shù)據(jù)視圖34-35
• 2.4 AIS數(shù)據(jù)ETL規(guī)則35-38
• 第3章 AIS軌跡分析模塊的初步研究38-46
• 3.1 AIS軌跡分析概述38-39
• 3.2 恒向線航法相關(guān)計(jì)算公式39-40
• 3.3 船舶運(yùn)動(dòng)識(shí)別算法40-42
• 3.4 AIS軌跡還原算法42-44
• 3.5 歷史交通流的再現(xiàn)44-46
• 第4章 交通流模擬模塊和港口組織優(yōu)化模塊的研究與驗(yàn)證46-60
• 4.1 離散事件系統(tǒng)概述46-47
• 4.2 船舶交通流傳統(tǒng)模擬方式47-49
• 4.2.1 船舶交通流傳統(tǒng)模擬流程47-48
• 4.2.2 船舶交通流傳統(tǒng)模擬方式的不足48-49
• 4.3 改進(jìn)的交通流模擬算法49-54
• 4.3.1 算法原理49-50
• 4.3.2 基于樣本分析的隨機(jī)數(shù)生成算法50-51
• 4.3.3 改進(jìn)的交通流模擬算法51-54
• 4.4 交通流模擬實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證54-58
• 4.5 船舶調(diào)度優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示與驗(yàn)證58-60
• 第5章 VTS培訓(xùn)模塊中雷達(dá)仿真數(shù)據(jù)的合并研究60-68
• 5.1 VTS培訓(xùn)概述60
• 5.2 雷達(dá)仿真數(shù)據(jù)合并算法60-65
• 5.2.1 篩選海圖61-62
• 5.2.2 裁剪邊界線62-63
• 5.2.3 海圖排序63
• 5.2.4 合并雷達(dá)仿真數(shù)據(jù)63-64
• 5.2.5 拼接雷達(dá)仿真數(shù)據(jù)64-65
• 5.3 雷達(dá)仿真數(shù)據(jù)合并效果驗(yàn)證65-68
• 第6章 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 本文的主要工作68
• 6.2 下一步工作展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 攻讀學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表論文76-77
• 致謝77-78
• 作者簡(jiǎn)介78

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本文編號(hào)：1126412